Vuodesta 1998 lähtien musta energia on ollut kosmologinen vakio, muuttumaton voima, joka selittää universumin laajenemisen kiihtyvyyden. Kuitenkin Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) -projektin tuoreet tulokset, johon osallistuu yli 900 tiedemiestä, kyseenalaistavat tämän käsityksen. Kartoitessaan miljoonien galaksien sijainteja ennennäkemättömällä tarkkuudella, DESI paljastaa viitteitä dynaamisesta mustasta energiasta, jonka intensiivisyys olisi vaihdellut kosmologisen historian aikana.
Yhdistelemätön 3D-kartta universumista
DESI, joka sijaitsee Arizonassa, käyttää teleskooppia, jossa on 5 000 kuituoptista säiettä, tarkkaillakseen miljoonien galaksien valoa. Kolmen vuoden aikana se on mitannut 15 miljoonan galaksin sijainnin ja etäisyyden, tuottaen tähän mennessä yksityiskohtaisimman kolmiulotteisen kartan universumista. Tämä kartta paljastaa aineen suurimittakaavaisen rakenteen, jota leimaavat galaksijoukot ja kosmiset tyhjät alueet, tarjoten ennennäkemättömän näkymän aineen jakautumiseen kosmoksessa.Baryonisten akustisten värähtelyjen (BAO) nimellä tunnetun tekniikan avulla tutkijat ovat pystyneet jäljittämään universumin laajenemista 11 miljardin vuoden ajalta. BAO, joka on jättänyt jälkiä paineaaltojen vaikutuksesta varhaisessa universumissa, toimii "kosmisena viivaimena" galaksien välisten etäisyyksien mittaamiseen. Nämä värähtelyt, jotka muodostuivat pian Big Bangin jälkeen, ovat jättäneet tunnusomaisen merkin galaksien jakautumiseen, mikä mahdollistaa tieteilijöiden tarkat mittaukset universumin laajenemisesta eri aikakausina.
Tulokset osoittavat, että musta energia näyttää olleen voimakkaampaa menneisyydessä kuin nykyään, mikä on löytö, joka kyseenalaistaa kosmologisen vakion hypoteesin. Tämä vaihtelu viittaa siihen, että musta energia voisi olla dynaaminen voima, joka kehittyy ajan myötä. Nämä havainnot, yhdessä muiden kosmologisten tietojen kanssa, avaavat tien nykyisten mallien kyseenalaistamiseen ja uusien teorioiden tutkimiseen tämän vieläkin salaperäisemmän energian luonteen selittämiseksi.
Uuden ymmärryksen suuntaan mustasta energiasta
Vaikka nämä tulokset eivät vielä muodosta lopullista todistetta, ne täydentävät muita havaintoja, kuten kosmista taustasäteilyä ja supernovia, jotka viittaavat dynaamiseen mustaan energiaan. Nämä yhtenevät tiedot vahvistavat käsitystä siitä, että musta energia ei ehkä ole vakio, vaan evolutiivinen voima, jonka intensiivisyys vaihtelee ajan myötä. Tämä löytö kyseenalaistaa standardimallin kosmologiassa, joka perustuu muuttumattoman mustan energian hypoteesiin.Tutkijat tutkivat nyt vaihtoehtoisia malleja, kuten kvintessenssiä, joka olettaa, että musta energia on peräisin muuttuvasta skalaari-kentästä. Tämä kenttä, joka on samanlainen kuin Higgsin bosonin kenttä, voisi selittää, miksi musta energia näyttää olleen voimakkaampaa menneisyydessä. Nämä teoriat voisivat valaista mustan energian luonteen lisäksi myös ratkaista muita kosmologisia arvoituksia, kuten Hubble-vakion ympärillä olevan jännitteen, joka mittaa universumin laajenemisen nopeutta.
Tulevien tarkkojen tietojen myötä DESI ja muut projektit, kuten Euclid, voisivat avata uuden aikakauden kosmologiassa. Tulevat havainnot mahdollistavat näiden vaihtoehtoisten mallien testaamisen ja sen selvittämisen, onko musta energia todella dynaamista. Jos nämä tulokset vahvistuvat, ne voisivat johtaa merkittävään tarkistukseen ymmärryksessämme universumista ja sen kehityksestä, mikä merkitsisi historiallista edistystä perustavanlaatuisessa fysiikassa.
Lisätietoja: Mikä on musta energia?
Musta energia on hypoteettinen voima, joka muodostaa noin 70 % universumista. Se on vastuussa kosmisen laajenemisen kiihtyvyydestä, mikä on merkittävä löytö, joka tehtiin vuonna 1998 kaukaisten supernovien havainnoinnin avulla. Toisin kuin gravitaatio, joka vetää esineitä puoleensa, musta energia toimii repivänä voimana, joka työntää galakseja kauemmas toisistaan yhä kiihtyvällä tahdilla.Vaikka sen olemassaolo on laajalti hyväksytty, mustan energian tarkka luonne on edelleen yksi kosmologian suurimmista mysteereistä. Standardimallissa se esitetään kosmologisena vakioksi, joka on aika-avaruuden sisäinen energia, joka pysyy muuttumattomana ajassa ja tilassa. Kuitenkin DESIn tuoreet havainnot viittaavat siihen, että se voisi olla dynaaminen, vaihdellen universumin historian aikana.
Jos musta energia ei ole vakio, se tarkoittaisi, että sen ominaisuudet muuttuvat ajan myötä, avaten tien uusille fysiikan teorioille. Esimerkiksi se voisi liittyä skalaari-kenttään, joka on samanlainen kuin Higgsin kenttä, mutta kosmisella mittakaavalla. Tämän salaperäisen energian ymmärtäminen on olennaista, ei vain universumin laajenemisen selittämiseksi, vaan myös sen lopullisen kohtalon ymmärtämiseksi: jatkuuko se laajenemista ikuisesti, vai voisiko se jonain päivänä romahtaa itseensä?